DE337561C

DE337561C - Arrangement for cooling electrical machines

Info

Publication number: DE337561C
Application number: DE1917337561D
Authority: DE
Original assignee: MICHAEL SEIDNER DR ING
Current assignee: MICHAEL SEIDNER DR ING
Priority date: 1917-12-29
Filing date: 1917-12-29
Publication date: 1921-09-28
Also published as: FR543794A; AT97598B; CH92265A; GB172015A; US1448700A

Description

Anordnung zur Kühlung von elektrischen Maschinen. Der Gedanke, elektrische Maschinen anstatt durch Luft mittels Flüssigkeit zu kühlen, ist nicht mehr neu. Die praktische Ausführung der Flüssigkeitskühlung scheiterte jedoch an der störenden Wirkung des umlaufenden Teiles, die einerseits durch die Fliehkraft, anderseits durch die relative Dewegung zwischen den beiden Teilen herbeigeführt wird. Selbst Vorschläge sind nur so weit gediehen, die Flüssigkeitskühlung- des Ankers allein durch Einkapselung desselben zu ermöglichen, wobei aber für den nach außen ebenfalls abgeschlossenen Magnetring wegen der störenden Einwirkung des unilaufenden Ankers die Luftkühlung beibehalten werden mußte.Arrangement for cooling electrical machines. The thought of being electrical Cooling machines with liquids instead of air is no longer new. The practical execution of the liquid cooling failed because of the disruptive Effect of the rotating part, on the one hand by centrifugal force, on the other caused by the relative movement between the two parts. Self Suggestions have only progressed so far, the liquid cooling of the anchor alone to enable the same by encapsulation, but also for the outside closed magnetic ring because of the disruptive effect of the non-running armature the air cooling had to be maintained.

Gemäß der Erfindung. wird die Flüssigkeitskühlung durch die vollständige Beseitigung der erwähnten Störungen für beide Teile der elekl#dschen Maschinen ermöglicht. Dies wird durch eine Anordnung erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß jeder der beiden Teile seine eigene Kühlflüssigkeit in einem ausschließlich zu dem betreffenden Teil gehörigen Gehäuse eingeschlossen trägt, so ,laß die Kühlflüssigkeit des einen Teiles den anderen Teil oder dessen Gehäuse nicht bestreicht. Insbesondere wird die ungestörte Flüssig #l:eitsl:iihlung des auswärtigen Teiles dadurch ermöglicht, daß sein Flüssigkeitsraum auch nach innen, gegen den in«-endigen Teil zu, durch das eigene Gehäuse abgeschlossen wird. Das die Kühlflüssigkeit ein- ; schließende Gehäuse kann am einfachsten j den umlaufenden oder ruhenden Teil der 1laschine völlig in sich scliließen, es kann aber auch z. B. nur die eine stärkere Kühlung beanspruchenden Teile umfassen.According to the invention. is the liquid cooling through the full Elimination of the malfunctions mentioned for both parts of the electrical machines enabled. This is achieved by an arrangement which is characterized in that each of the two parts its own cooling liquid in one exclusively for the relevant one Part of the housing included, let the coolant of the one Part does not paint the other part or its housing. In particular, will the undisturbed liquid #l: eitsl: iihlung the external part thereby enables, that its fluid space also runs inwards, towards the in "-end part the own housing is locked. That the coolant in; closing The simplest housing can be the rotating or stationary part of the machine completely closed in itself, but it can also z. B. only the more demanding cooling Include parts.

Die Gehäuse können in verschiedenster Weise gebaut werden. Einige Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung veranschaulicht.The housings can be built in a wide variety of ways. Some Exemplary embodiments are illustrated in the drawing.

Gemäß Fig. i werden die Gehäuse bei einem Turbogenerator mit Hilfe zweier den Luftspalt durchsetzender und über die Stirn-\-erbindungen Hinausragender Verschalungen hergestellt. Die eine Verschalung, ein an den Seitenschilden i und 2 des ruhenden Teiles dicht befestigtes Rohr 3, schließt (las Gehäuse des ruhenden Teiles nach innen ab. Die zweite Verschalung besteht aus einem über den umlaufenden Teil gezogenen Rohr .4, Blas an den beiden Enden durch über die Wellenteile 5 und 6 gestülpte Scheiben und 8 dicht abgeschlossen ist. Sowohl der ruhende wie auch der umlaufende Teil sind soinit zu je einem dicht geschlossenen Gehäuse ausgebildet, das mit dem flüssigen Kühlmittel gefüllt wird. -Die Spulenköpfe 1ä, i9 des ruhenden so-«vie 2o, a1 des umlaufenden Teiles befinden sich in den mit Kühlflüssigkeit gefüllten Räumen 22, 23 bzw. 2d., 25 der Gehäuse, so (laß ihnen eine wirksame Kühlung zuteil wird. Zur Kühlung der Eisenkerne 13, 26 sind in diesen - «-i e bei der Luftkühlung -ii der Wellenrichtung verlaufende Nuten 27, 25, 29, Bohrungen 3o, Langlöcher 31 usw. (Fig.8) oder zwischen den Blechpaketen 32 senkrecht zur Welle verlaufende Spalte 33 (Fig. i) ausgebildet, durch welche das Kühlmittel von einem Flüssigkeitsraum in den anderen geleitet wird.According to Fig. I, the housing in a turbo generator with the help two connections penetrating the air gap and protruding over the forehead Formwork made. One casing, one on the side shields i and 2 of the resting part tightly fastened pipe 3, closes (read the housing of the resting part Part inwards. The second cladding consists of one over the surrounding one Part drawn tube .4, blow at the two ends through over the shaft parts 5 and 6 everted discs and 8 tightly closed. Both the dormant and the circumferential part are thus each formed into a tightly closed housing, which is filled with the liquid coolant. -The coil heads 1ä, i9 of the dormant as much as 20, a1 of the revolving part are in those filled with coolant Rooms 22, 23 or 2d., 25 of the housing, so (allow them to be effectively cooled will. To cool the iron cores 13, 26 are in these - «-i e in the air cooling -ii Grooves 27, 25, 29, bores 3o, elongated holes 31 running in the direction of the shaft etc. (Fig.8) or between the laminated cores 32 perpendicular to the shaft column 33 (Fig. I) formed through which the coolant from a liquid space is directed into the other.

Um die Wicklungen 34 und 35 durch die Kühlflüssigkeit unmittelbar bestreichen zu lassen, sind dieselben in den Nuten 36 und 3; der Eisenkerne unter Belassung eines freien Durchtrittsquerschnittes für die Kühlflüssigkeit angeordnet. Als solche freie Durchtrittsquerschnitte können entsprechende Ausschnitte 27, 28 der Nuten 38 (Fig.8), Aussparungen 39, 40 im Leitermaterial selbst (Fig.3 und 4), innerhalb der Isolation zwischen die Leiter eingesetzte Rohre 41 (Fig. 6), die Zwischenräume 42, 43 und 4-,1 zwischen mehreren innerhalb der Isolation untergebrachten Leitern (Fig.5, 7 und 12) dienen.To the windings 34 and 35 by the cooling liquid directly to be coated are the same in grooves 36 and 3; the iron cores below Arranged leaving a free passage cross section for the cooling liquid. Corresponding cutouts 27, 28 the grooves 38 (Fig. 8), recesses 39, 40 in the conductor material itself (Fig. 3 and 4), Pipes 41 inserted between the conductors within the insulation (FIG. 6), the interspaces 42, 43 and 4-, 1 between several conductors housed within the insulation (Fig. 5, 7 and 12) are used.

Bei Maschinen, deren Luftspalt zur Aufnahme der beiden Verschalungen 3, 4 nicht breit genug ist, oder bei denen dieVerschalung des umlaufenden Teiles wegen der sehr großen Umfangsgeschwindigkeit zu stark ausfallen würde, werden für ein Gehäuse an Stelle einer einzigen durchgehenden Verschalung deren zwei verwendet, die sich nur auf die die Stirnverbindungen enthaltenden Endteile der Maschine erstrecken. Eine solche Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt, wo die inneren Enden der an Stelle der Verschalung 3 (Fig. i) verwendeten Rohre 9 und io an den Endscheiben ii und 12 des Ständerblechkörpers 13 angedichtet sind. Ebenso können die Läuferenden durch einerseits an die Scheiben 7 und j 8 (Fig. i), anderseits an die Endscheiben 14, 15 des Läufers angeschlossene Rohre oder, ; wie in Fig.2 dargestellt, durch in gleicher Weise abgedichtete kappenartige Verschalungen 16 und i7 abgeschlossen werden. Natürlich könnten die Rohre 9 und -io mit den Seitenschilden i bzw. 2 aus einem Stück bestehen. Auch können die verschiedenen Ausführungen für den stehenden und drehenden Teil nach Belieben kombiniert werden.With machines, their air gap to accommodate the two casings 3, 4 is not wide enough, or where the casing of the surrounding part because of the very high peripheral speed would be too strong for a housing is used instead of a single continuous casing, two of which are used, which extend only to the end parts of the machine containing the end connections. Such an arrangement is shown in Fig. 2, where the inner ends of the in place the casing 3 (Fig. i) used tubes 9 and io on the end plates ii and 12 of the laminated stator body 13 are sealed. Likewise, the runners can go through on the one hand to the disks 7 and 8 (Fig. i), on the other hand to the end disks 14, 15 of the rotor connected pipes or,; as shown in Fig.2, through in the same Way sealed cap-like claddings 16 and i7 are completed. Naturally the tubes 9 and -io could consist of one piece with the side shields i and 2, respectively. There are also different versions for the stationary and rotating part can be combined as desired.

Damit die Kühlflüssigkeit bei nur seitlichen Verschalungen von dem einen Flüssigkeitsraum 24 in den anderen 25 geleitet wer-. den kann, ohne zwischen den Blechlamellen oder durch die offenen Nuten entweichen zu können, «erden Rohre 4.6, 48 in die in der Wellenrichtung verlaufenden Nuten bzw: , öffnungen des Eisenkernes gelegt, welche die seitlichen Flüssigkeitsräume miteinander verbinden und in den Endscheiben 14, 15 abgedichtet münden. Die letzteren werden zu t diesem Zwecke auch dann mit geschlossenen I Nuten ausgeführt. wenn die Eisenkerne j offene Nuten besitzen. In Fig. i i und i2 ist diese Anordnung für den ruhenden Teil in. größerem Maßstabe dargestellt. Die Dichtungsrohre 46, 48 «-erden aus .Metall oder, wenn notwendig, aus entsprechendem Isoliermaterial hergestellt. Hierbei können alle Ausführungen nach Fig. 3 bis 7 Verwendung finden.So that the coolant with only lateral cladding of the a liquid space 24 can be passed into the other 25. can without between to be able to escape through the sheet metal lamellas or through the open grooves, «ground pipes 4.6, 48 in the grooves or openings of the iron core running in the direction of the shaft placed, which connect the lateral fluid spaces with each other and in the End plates 14, 15 open in a sealed manner. The latter are used for this purpose as well then executed with closed I-grooves. if the iron cores j have open grooves. In Fig. I i and i2 this arrangement is for the part at rest on a larger scale shown. The sealing tubes 46, 48 ″ earth made of metal or, if necessary, made of appropriate insulating material. All versions 3 to 7 are used according to FIGS.

Der Weg des Kühlmittels durch die lIaschine ist folgender: - Beim ruhenden Teil: Eintrittsöffnung 49, Raum 22, achsiale Öffnungen des Blechkörpers, Raum 23, Durchgang 5o, Raum 51, Spalte 33, Austrittsöffnung 52; beim umlaufenden Teil: Wellenbohrungen 53 und 54, Raum 24, achsiale Nuten und Öffnungen des Eisenkörpers, Raum 25, Wellenbohrungen 55 und 56. Die austretende Flüssigkeit wird vor der Wiederverwendung in einen Kühler geleitet.The path of the coolant through the machine is as follows: resting part: inlet opening 49, space 22, axial openings of the sheet metal body, Room 23, passage 5o, room 51, column 33, outlet opening 52; with the circulating Part: shaft bores 53 and 54, space 24, axial grooves and openings in the iron body, Space 25, shaft bores 55 and 56. The leaking liquid is before re-use passed into a cooler.

Bei den Ausführungsformen nach Fig.9 und io, welche einen massiv ausgeführten umlaufenden Teil eines Turbogenerators darstellen, werden die seitlichen Flüssigkeitsräume statt der Verschalungen durch die Wellenflanschen 57, 58 gebildet. Außerdem sind die Nuten 6o für die Wicklungen 59 als geschlossene Bohrungen des Eisenkörpers ausgeführt, welche, falls Hohlräume zwischen einzelnen Leitern oder zwischen diesen und den Nutenwänden vorgesehen sind, ohne <veiteres als Leitungen für das flüssige I,'-ühlmittel verwendet «'erden können, so claß das Einziehen besonderer Rohre, wie nach Fig. i i und 12, überflüssig wird.In the embodiments according to FIG. 9 and io, which have a solid design represent the circumferential part of a turbo generator, the lateral fluid spaces instead of the casings formed by the shaft flanges 57, 58. Also are the grooves 6o for the windings 59 are designed as closed bores in the iron body, which, if there are cavities between individual conductors or between these and the Groove walls are provided without anything other than lines for the liquid coolant can be used, so the drawing in of special pipes, as shown in Fig. i i and 12, become redundant.

Selbstverständlich kann man statt eines zusammenhängenden Gehäuses für die Kühlflüssigkeit auch zwei oder mehrere Gehäuse verwenden, ohne dem Erfindungsgedanken Abbruch zu tun.Of course, you can instead of a coherent housing also use two or more housings for the coolant, without the inventive concept Do demolition.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for cooling electrical machines, characterized in that the stationary and the rotating part of the same through separate housing parts that belong exclusively to the part in question Are completed; so that the cooling flows of one part the other part or its Do not paint the housing, leaving the outer and inner machine parts with liquid or only the outer machine part is cooled by this, the inner part is cooled by air will.

2. Embodiment according to claim r, characterized in that the for Receiving the cooling liquid serving closed housing with the help of the usual Air gap penetrating, over the Endscheilx: ii protruding and on the side shields fastened formwork are made.

3. Arrangement for liquid cooling electrical Machine according to claim i, characterized in that on both sides of the iron cores with the help of known formworks connected to the end faces produced liquid spaces interspersed with each other through the iron core, sealed Pipelines are connected, «-which, if necessary, at the same time while maintaining ; Cavities for the passage of the coolant are used to accommodate the winding loops. -4 .. Embodiment according to claim i, characterized in that the circumferential Part is closed laterally by known Flanschenwellcn, the purpose Zulirun # - of the coolant pierced axially and on the inner surfaces of the flanges Shaped so that there is room for the coolant to pass through. Embodiment according to claims 3 and .4 for solid iron cores, characterized in that that the connection between the lateral fluid spaces by closed Bores of the iron core is made, which with appropriate preservation of Cavities for the passage of the cooling air, possibly at the same time for receiving serve the windings.